合成生物学策略下的人工血液研究进展 合成生物学    DOI:10.12211/2096-8280.2025-094

图1 人工血液的发展历程

正文中引用本图/表的段落

人类对血液替代品的探索最早可以追溯到17世纪（图1）。1650年，英国科学家Christopher Wren尝试用尿液、羊血、牛奶、啤酒、生理盐水等体液或液体替代血液进行输注，但效果甚微［23］。1883年，乳酸林格氏液（铁盐和非生物物质）的出现，标志着人造血液研究的早期突破。随着Landsteiner对各种血型的研究，使输血成为安全可靠的医疗手段，人类对红细胞输氧功能的认知也逐步深化，从而正式开始研究血液的替代品［24］。1934年，首例血红蛋白基氧载体问世［25］，1949年，Amberson等人［26］首次在产后出血患者中使用游离Hb进行输注。1980年，以Hb为原料制备的HBOCs成为热点。HBOCs能够运输氧气，并且不需要进行兼容性测试［27］。然而，HBOCs具有存活期短且易被清除的缺点，并伴随着肾毒性、高血压等副作用，因此绝大部分相关产品未能上市；尽管研究者通过聚合、包裹等策略改善其稳定性，但NO清除等副作用仍未完全解决。与此同时，另一类以全氟化碳（PFCs）为代表的氧载体因具备优异的物理溶氧能力与化学惰性而受到关注［28］。其中，全氟碳乳产品Fluosol-DA于1989年获得美国FDA批准，可作为临时氧载体用于经皮腔内冠状动脉成形术（PTCA）中辅助运载氧气，并被证实能发挥心肌保护作用［29］。但由于剂量限制、PFCs代谢缓慢等问题，相关研究后续推进缓慢； 随后，研究者将目光转向合成生物学领域，并迎来相关突破：2001年，Hemopure在南非获得批准上市［30］；到2020年MOF-Hb系统［31］成功开发，通过金属有机有机框架封装Hb，有效提升了Hb的稳定性；再到2023年美国国防高级研究计划局的DARPA项目，启动旨在推动可输注氧载体的应用；以及2024年一种红细胞代用品ErythroMer在动物实验中成功验证其安全性和携氧性能。这些成果均展现合成生物学策略在解决血液短缺问题上的巨大潜力。

人类对血液替代品的探索最早可以追溯到17世纪（图1）.1650年，英国科学家Christopher Wren尝试用尿液、羊血、牛奶、啤酒、生理盐水等体液或液体替代血液进行输注，但效果甚微［23］.1883年，乳酸林格氏液（铁盐和非生物物质）的出现，标志着人造血液研究的早期突破.随着Landsteiner对各种血型的研究，使输血成为安全可靠的医疗手段，人类对红细胞输氧功能的认知也逐步深化，从而正式开始研究血液的替代品［24］.1934年，首例血红蛋白基氧载体问世［25］，1949年，Amberson等人［26］首次在产后出血患者中使用游离Hb进行输注.1980年，以Hb为原料制备的HBOCs成为热点.HBOCs能够运输氧气，并且不需要进行兼容性测试［27］.然而，HBOCs具有存活期短且易被清除的缺点，并伴随着肾毒性、高血压等副作用，因此绝大部分相关产品未能上市；尽管研究者通过聚合、包裹等策略改善其稳定性，但NO清除等副作用仍未完全解决.与此同时，另一类以全氟化碳（PFCs）为代表的氧载体因具备优异的物理溶氧能力与化学惰性而受到关注［28］.其中，全氟碳乳产品Fluosol-DA于1989年获得美国FDA批准，可作为临时氧载体用于经皮腔内冠状动脉成形术（PTCA）中辅助运载氧气，并被证实能发挥心肌保护作用［29］.但由于剂量限制、PFCs代谢缓慢等问题，相关研究后续推进缓慢； 随后，研究者将目光转向合成生物学领域，并迎来相关突破：2001年，Hemopure在南非获得批准上市［30］；到2020年MOF-Hb系统［31］成功开发，通过金属有机有机框架封装Hb，有效提升了Hb的稳定性；再到2023年美国国防高级研究计划局的DARPA项目，启动旨在推动可输注氧载体的应用；以及2024年一种红细胞代用品ErythroMer在动物实验中成功验证其安全性和携氧性能.这些成果均展现合成生物学策略在解决血液短缺问题上的巨大潜力. ...